EP3715715A1 - Rostplatte für einen schubrostofen - Google Patents
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- EP3715715A1 EP3715715A1 EP20165614.7A EP20165614A EP3715715A1 EP 3715715 A1 EP3715715 A1 EP 3715715A1 EP 20165614 A EP20165614 A EP 20165614A EP 3715715 A1 EP3715715 A1 EP 3715715A1
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- EP
- European Patent Office
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- grate
- plate
- wear
- wear plate
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23H—GRATES; CLEANING OR RAKING GRATES
- F23H1/00—Grates with solid bars
- F23H1/02—Grates with solid bars having provision for air supply or air preheating, e.g. air-supply or blast fittings which form a part of the grate structure or serve as supports
Definitions
- the invention relates to a grate plate for a sliding grate furnace according to the preamble of claim 1.
- the invention also relates to a sliding grate furnace with the features of claim 12 and a method for operating a sliding grate furnace with the features of claim 14.
- DE 93 12 738.3 describes a grate element for advancing grates for waste incineration plants, in which a wear plate is detachably and exchangeably arranged on a step element by means of a clamping device.
- an integral connection is understood to mean soldering or welding of the parts to be connected.
- the wear plate can also have a structurally supporting function for the structure of the grate plate, so that a unit that is mechanically stable in accordance with the requirements is only created through the material connection of the base body and wear plate.
- the base body comprises parts of the grate plate that are not exposed to increased wear. Depending on requirements, these parts can consist of less wear-resistant material. At least in the area of its surface, the wear plate consists of a material that is more wear-resistant than other parts of the grate plate. Preferably, but not necessary, the surface hardness of the wear plate is at least 10 HRC greater than the surface hardness of less wear-resistant parts of the base body.
- the base body is not necessarily a closed or independently stable object, but can also comprise several parts that are connected to one another by the wear plate.
- the base body can comprise two side plates which are oriented essentially perpendicular to the wear plate and which are each welded to the wear plate.
- a sliding grate furnace in the sense of the invention has a sliding grate for the active transport of the fuel lying on it.
- the sliding grate is made up of a plurality of grate plates which are received on brackets of the sliding grate. To transport the fuel, at least some of the grate plates are generally moved, in particular alternately.
- grate plates are arranged next to one another and form a row of grate plates.
- the grate plates of a row lie loosely on a row of grate plates that follows in the pushing direction. These rows can be shifted against each other alternately. Depending on the design, For example, all rows can be moved or just some of the rows.
- Push grate furnaces within the meaning of the invention are used in particular in firing systems of wood-fired power stations or waste incineration systems.
- Combustion air for the fuel is usually supplied from below through the sliding grate.
- the wear plate has a support layer, preferably made of a heat-resistant alloy, and a wear-resistant layer which is firmly bonded to the support layer.
- the base layer can generally preferably consist of an iron-based alloy or a steel. Other base alloys are conceivable depending on the requirements.
- the wear-resistant layer can be applied to the base layer by thermal deposition, preferably by means of build-up welding, particularly preferably by means of open-arc build-up welding.
- Open-arc build-up welding is electrical build-up welding without the need for externally supplied shielding gas. Open-arc build-up welding is preferably carried out in conjunction with cored wire.
- Wear plates with a base layer and a wear-resistant layer thermally applied to the base layer can preferably be produced on a large scale as semi-finished products. On such plates as After the hard layer has been applied, semi-finished products can still be carried out to ensure planarity, for example mechanical straightening using a roller. Wear plates for the production of the grate plates according to the invention can then be cut out of the semi-finished product.
- the wear plates can be cut to size by plasma cutting, laser cutting or water jet cutting, depending on the accuracy requirements.
- the wear-resistant layer applied can typically have a thickness of several millimeters. It can have high proportions of carbon, chromium, niobium, boron, tungsten, vanadium, molybdenum, manganese, silicon and / or other elements.
- the application can be carried out in one or more passes, with weld beads having a linear, undulating, zigzag or other suitable course.
- the welding beads are particularly preferably oriented transversely to a conveying direction of the sliding grate.
- the entire wear plate is heat-resistant up to at least 500 ° C., preferably up to at least 600 ° C., in continuous operation.
- the surface of the wear plate facing the fuel has a hardness of at least 50 HRC, particularly preferably at least 56 HRC.
- At least one second wear plate is provided, the second
- Wear plate for forming a surface that extends over the two wear plates adjoins the first wear plate, a surface of the second wear plate preferably being oriented at an angle to the surface of the first wear plate.
- the second wear plate is particularly preferably connected to the first wear plate in a materially bonded manner, preferably by means of welding. This means that non-wear-resistant structures in the surface, e.g. Bars or the like arranged between the wear plates are avoided.
- the base body can be at least partially, preferably completely, formed by means of cutouts from plate-shaped semi-finished products.
- the individual components of the base body or cutouts made of semifinished products can be welded together.
- the semi-finished product can in particular consist of the same material as a base layer of the wear plates in order to ensure optimal properties and simple logistics.
- the base body can be at least partially, preferably completely, designed as a cast part.
- it can be a cast steel.
- Such castings are particularly inexpensive in large Quantities can be produced. If necessary, the cast part can be reworked in order to apply the wear plate with a material fit.
- the wear plate can have at least one closed opening, preferably a through hole, for the passage of combustion air.
- Such openings or bores are preferably made after the wear plate has been manufactured and can be individualized in terms of number and arrangement.
- the grate plates can have different arrangements of openings.
- a lower wear plate is arranged on an underside of the base body that is not facing the fuel.
- the lower wear plate preferably rests on an adjacent grate plate during operation.
- the object of the invention is also achieved by a push grate furnace, a solid fuel being conveyed on the push grate, comprising a grate plate according to the invention.
- the grate plate 1 shown is intended for use in a sliding grate furnace.
- solid fuel for example wood or rubbish
- a sliding grate furnace within the meaning of the invention has a sliding grate for active use Transport of fuel lying on it.
- the sliding grate is made up of a plurality of grate plates which are received on brackets of the sliding grate. To transport the fuel, at least some of the grate plates are generally moved, in particular alternately.
- grate plates 1 are arranged side by side and form a row 2a of grate plates 1.
- the grate plates 1 of a row 2a lie loosely on a row 2a of grate plates 1 that follows in the pushing direction. These rows 2a can be shifted against each other alternately. Depending on the design, all rows 2a can be movable, for example, or just some of the rows 2a.
- Push grate furnaces within the meaning of the invention are used in particular in firing systems of wood-fired power stations or waste incineration systems. Combustion air for the fuel is generally supplied from below through the sliding grate 2.
- the grate plate 1 has a base body 3 for detachable attachment to a holder (not shown) of the sliding grate 2.
- a first wear plate 4 is arranged on the grate plate 1, the wear plate 4 having a wear-resistant surface 5 facing the fuel.
- the wear plate 4 is materially connected to the base body 3 by means of welding. The integral connection of the wear plate to the base body 3 by means of welding creates a permanent and secure unit of base body 3 and grate plate 4.
- the wear plate also has a structurally supporting function for the structure of the grate plate 1, so that a mechanically stable Unity is only created through the integral connection of base body 3 and wear plate 4.
- the base body 3 comprises side parts 6 of the grate plate 1, which are not exposed to increased wear.
- the side parts 6 are connected to one another by transverse webs 11
- the wear plate 4 In the area of its surface 5, the wear plate 4 consists of a material that is more wear-resistant than the side parts 6 of the grate plate 1.
- the side parts are made of the heat-resistant steel 16Mo3.
- a surface hardness of the wear plate 4 is considerably more than 10 HRC greater than a surface hardness of the side parts 6 of the base body 3.
- the base body 3 comprises several parts 6 which are connected to one another by the wear plate 4.
- the side plates 6 of the base body 3 are oriented essentially perpendicular to the wear plate 4 and are each welded to the wear plate 4.
- the wear plate 4 has a support layer 7 made of a heat-resistant alloy, in the present case the same heat-resistant steel 16Mo3 from which the side parts 6 are also made.
- a wear-resistant layer 8 is materially connected to the support layer 7. This allows a particularly simple and secure material-locking attachment of the wear plate 4 to the base body, in particular by welding the support layer 7.
- the wear-resistant layer 8 was applied to the base layer 7 by thermal application, in the present case by means of open-arc build-up welding.
- Open-arc build-up welding is electrical build-up welding without the need for externally supplied shielding gas.
- Open-arc build-up welding is preferably carried out in conjunction with cored wire.
- the wear plate 4 with the support layer 7 and the wear-resistant layer 8 thermally applied to the support layer 7 was produced in the present case on a large scale as a semi-finished product. After the hard layer 8 had been applied, straightening measures to ensure planarity, namely mechanical straightening by means of a roller, were carried out on the plates as a semi-finished product.
- the wear plate 4 for the production of the grate plate 1 according to the invention was then cut out of the semifinished product.
- the wear plate 4 was cut to size by plasma cutting, but it can also be done by laser cutting or water jet cutting, depending on the accuracy requirements.
- the applied wear-resistant layer 8 has a thickness of several millimeters. It can have high proportions of carbon, chromium, niobium, boron, tungsten, vanadium, molybdenum, manganese, silicon and / or other elements.
- the application can be carried out in one or more passes, whereby welding beads can have a linear, undulating, zigzag or other suitable course. In order to improve the advance of fuel on the sliding grate furnace, the welding beads are in the present case oriented transversely to a conveying direction F of the sliding grate 2.
- the entire wear plate is heat resistant up to at least 600 ° C. in continuous operation.
- the surface 5 of the wear plate 4 facing the fuel has a hardness of at least 50 HRC, particularly preferably at least 56 HRC.
- the wear-resistant layer 8 was for the present embodiment with a commercially available filler wire, the product "Durmat FD 65" from Durum Verschleiss-Schutz GmbH, Carl-Friedrich-Benz-Str. 7, D-47877 Willich, Germany applied by means of open-arc build-up welding.
- Durmat FD 65 is an alloy with essentially the following components (mass%) in the applied weld metal: C. Si Mn Cr Mon Nb V W. Fe 5.2 1 0.4 21st 7th 7th 1 2 rest
- the hardness achieved by the wear-resistant layer 8 is thus> 63 HRC at room temperature and 57 HRC at 600 ° C.
- the heat resistance is above 600 ° C.
- a second wear plate 9 is also provided, the second wear plate 9 adjoining the first wear plate 4 for the formation of a surface F extending over the two wear plates 4, 9.
- the surface of the second wear plate 9 is oriented at an angle to the surface of the first wear plate 4, in the present case at an angle of approximately 45 °.
- a third, end-face wear plate 10 is provided, which in turn adjoins the second wear plate 9 and whose surface is angled with respect to the second wear plate 9, namely by 45 °.
- the third wear plate 10 is thus aligned essentially perpendicularly with respect to the first wear plate 4.
- a more complex shaped surface is produced by several pieces or mutually adjacent wear plates 4, 9, 10.
- a complex shape of an existing grate plate is reshaped without special wear protection, so that the Grate plate 1 according to the invention can be used directly as a substitute for existing grate plates.
- the grate plates to be substituted consist of one-piece cast steel parts without special wear protection elements.
- the second wear plate 9 is directly connected to the first wear plate 4 in a materially bonded manner by means of welding.
- the third wear plate 10 is also directly connected to the second wear plate 9 in a materially bonded manner by means of welding. This means that non-wear-resistant structures in the surface, e.g. Bars or the like arranged between the wear plates are avoided.
- the structure of the second and third wear plate 9, 10 from a base layer 7 and a wear-resistant layer 8 is identical to the first wear plate 4.
- the base body 3 is at least partially, preferably completely, formed by means of cutouts 6, 11 from plate-shaped semi-finished product.
- the individual components of the base body 3 or cutouts made of semifinished product, in this case the side parts 6 and the transverse webs 11, are welded to one another.
- the semi-finished product consists of the same material as the supporting layer 7 of the wear plates 4, 9, 10 in order to ensure optimal properties and simple logistics.
- the wear plate 4 has a number of closed openings 12, in the present case through bores, for the passage of combustion air.
- Such openings or through-bores 12 are preferably made after the wear plate 4 has been produced and can be individualized in terms of number and arrangement.
- the grate plates 1 have different arrangements of openings 12 depending on the intended installation location in the sliding grate 2 Figures 2 to 4 Views of three modifications of grate plates 1 according to the invention, which are at different positions of the sliding grate according to the occupancy plan Fig. 5 can be used.
- the side view of the three modifications of grate plates 1 is the same and corresponds Fig. 1
- the grate plate 1 according to Fig. 2 is used as a quasi-infinite repeating unit in the middle of the respective rows 2a of grate plates 1. It has bores 12 distributed over the entire width of the first wear plate 4.
- the grate plate 1 according to Fig. 3 has the same width as the grate plate after Fig. 2 , but is only provided with bores 12 over about half its width. This grate plate is used at the edge of a row 2a (see approx Fig. 5 , top row, very right grate plate 1.
- the grate plate 1 according to Fig. 4 is only about half the width of the grate plates Fig. 2 and Fig. 3 .
- This grate plate 1 has no openings 12. It is used, for example, in the second row 2a from above at the left edge position, so that a lateral offset and overlap of the grate plates 1 of two successive rows 2a is achieved.
- the left grate plate 1 of the top row 2a corresponds to a reflection of the grate plate 1 according to FIG Fig. 3 .
- the right grate plate of the second row 2a from above corresponds to a reflection of the narrow grate plate 1 Fig. 4 .
- a total of five structurally modified grate plates 1 are therefore used to build the sliding grate 2 Fig. 5 used.
- one of the grate plates 1 slides with a lower support area on the surface of one or more grate plates 1 of the following row 2a.
- a lower wear plate 13 is arranged on an underside of the base body 3 that is not facing the fuel.
- the lower wear plate 13 rests on an adjacent grate plate 1 during operation.
- wear caused by surfaces of two grate plates 1 that are moved relative to one another rubbing directly against one another is reduced overall.
- the structure of the lower wear plate 13 from a support layer 7 and a wear-resistant layer 8 is also identical to the first wear plate 4.
- the invention also comprises a push grate furnace, with a solid fuel being conveyed on the push grate 2, comprising a grate plate 1 according to the invention. Only the push grate 2 of the push grate furnace is shown here, the push grate furnace otherwise being designed in a known manner.
- only part of the interchangeable grate plates 1 of the sliding grate furnace can be used according to the invention be designed, preferably between 10% and 90% of the interchangeable grate plates 1.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Rostplatte für einen Schubrostofen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft zudem einen Schubrostofen mit den Merkmalen des Anspruchs 12 und ein Verfahren zum Betrieb eines Schubrostofens mit den Merkmalen des Anspruchs 14.
-
DE 93 12 738.3 beschreibt ein Rostelement für Vorschubroste für Müllverbrennungsanlagen, bei dem eine Schleißplatte mittels einer Klemmvorrichtung lösbar und austauschbar an einem Stufenelement angeordnet ist. - Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Rostplatte für einen Schubrostofen anzugeben, die eine hohe Lebensdauer aufweist.
- Diese Aufgabe wird für eine eingangs genannte Rostplatte erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch das stoffschlüssige Verbinden der Schleißplatte mit dem Grundkörper, bevorzugt mittels Verschweißen, wird eine dauerhafte und sichere Einheit von Grundkörper und Rostplatte geschaffen.
- Unter einem stoffschlüssigen Verbinden wird im Sinne der Erfindung ein Verlöten oder Verschweißen der zu verbindenden Teile verstanden.
- Je nach Detailgestaltung kann hierdurch die Schleißplatte auch eine konstruktiv tragende Funktion für den Aufbau die Rostplatte haben, so dass eine gemäß den Anforderungen mechanisch stabile Einheit erst durch die stoffschlüssige Verbindung von Grundkörper und Schleißplatte entsteht.
- Der Grundkörper umfasst im Sinne der Erfindung Teile der Rostplatte, die nicht einem erhöhten Verschleiß ausgesetzt sind. Je nach Bedarf können diese Teile aus weniger verschleißfestem Material bestehen. Die Schleißplatte besteht zumindest im Bereich ihrer Oberfläche aus einem gegenüber anderen Teilen der Rostplatte verschleißfesteren Material. Bevorzugt, aber nicht notwendig ist eine Oberflächenhärte der Schleißplatte dabei um wenigstens 10 HRC größer als eine Oberflächenhärte von weniger verschleißfesten Teilen des Grundkörpers. Der Grundkörper ist im Sinne der Erfindung nicht notwendig ein geschlossener oder selbstständig stabiler Gegenstand, sondern kann auch mehrere Teile umfassen, die durch die Schleißplatte miteinander verbunden werden.
- Insbesondere kann dabei der Grundkörper zwei im Wesentlichen senkrecht zu der Schleißplatte orientierte Seitenplatten umfassen, die jeweils mit der Schleißplatte verschweißt werden.
- Ein Schubrostofen im Sinne der Erfindung hat einen Schubrost zum aktiven Transport von darauf aufliegendem Brennstoff. Der Schubrost ist aus einer Mehrzahl von Rostplatten aufgebaut, die an Halterungen des Schubrostes aufgenommen sind. Zum Transport des Brennstoffs werden allgemein zumindest einige der Rostplatten bewegt, insbesondere alternierend.
- Bei üblichen Bauformen der Schubroste sind jeweils mehrere Rostplatten nebeneinander angeordnet und bilden eine Reihe von Rostplatten. Die Rostplatten einer Reihe liegen dabei lose auf einer in Schubrichtung nachfolgenden Reihe von Rostplatten auf. Diese Reihen können alternierend gegeneinander verschoben werden. Je nach Bauart können zum Beispiel sämtliche Reihen bewegbar sein oder auch nur einige der Reihen.
- Schubrostöfen im Sinne der Erfindung finden insbesondere Anwendung in Feuerungsanlagen von Holzkraftwerken oder Müllverbrennungsanlagen.
- Eine Verbrennungsluft für den Brennstoff wird im Regelfall von unten durch den Schubrost zugeführt.
- Bei einer allgemein vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung hat die Schleißplatte eine Tragschicht, bevorzugt aus einer warmfesten Legierung, und eine stoffschlüssig mit der Tragschicht verbundene, verschleißfeste Schicht. Dies erlaubt eine besonders einfache und sichere stoffschlüssige Festlegung der Schleißplatte an dem Grundkörper, insbesondere durch Verschweißung der Tragschicht. Die Tragschicht kann allgemein bevorzugt aus einer Eisenbasislegierung bzw. einem Stahl bestehen. Andere Basislegierungen sind je nach Anforderungen denkbar.
- In bevorzugter Weiterbildung kann die verschleißfeste Schicht durch thermischen Auftrag, bevorzugt mittels Auftragsschweißen, besonders bevorzugt mittels Open-Arc-Auftragsschweißen, auf die Tragschicht aufgebracht sein.
- Bei Open-Arc-Auftragsschweißen handelt es sich um ein elektrisches Auftragsschweißen ohne das Erfordernis von extern zugeführtem Schutzgas. Open-Arc-Auftragsschweißen wird bevorzugt in Verbindung mit Fülldrähten durchgeführt.
- Schleißplatten mit einer Tragschicht und einer thermisch auf die Tragschicht aufgebrachten verschleißfesten Schicht können bevorzugt in großem Umfang als Halbzeug hergestellt werden. An solchen Platten als Halbzeug können nach dem Auftrag der harten Schicht noch Richtmaßnahmen zur Sicherstellung einer Planarität, zum Beispiel mechanisches Richten mittels einer Walze, durchgeführt werden. Aus dem Halbzeug können dann Schleißplatten für die Herstellung der erfindungsgemäßen Rostplatten ausgeschnitten werden. Zuschnitte der Schleißplatten können durch Plasmaschneiden, Laserschneiden oder auch Wasserstrahlschneiden je nach Anforderungen an die Genauigkeit erfolgen.
- Die aufgetragene verschleißfeste Schicht kann typisch eine Dicke von mehreren Millimetern aufweisen. Sie kann hohe Anteile an Kohlenstoff, Chrom, Niob, Bor, Wolfram, Vanadium, Molybdän, Mangan, Silizium und/oder weiteren Elementen aufweisen. Der Auftrag kann in einem oder mehreren Durchgängen erfolgen, wobei Schweißraupen einen linearen, wellenförmigen, zickzackförmigen oder sonstigen geeigneten Verlauf haben können. Um den Vorschub von Brennstoff auf dem Schubrostofen zu verbessern, sind die Schweißraupen besonders bevorzugt quer zu einer Förderrichtung des Schubrostes orientiert.
- Bezüglich der Wahl des Materials für die Schleißplatte kann es je nach Anforderungen vorgesehen sein, dass die gesamte Schleißplatte im Dauerbetrieb warmfest bis zu mindestens 500 °C, bevorzugt bis zu mindestens 600 °C, ist.
- Im Interesse einer besonders hohen Lebensdauer kann es bevorzugt vorgesehen sein, dass die dem Brennstoff zugewandte Oberfläche der Schleißplatte eine Härte von wenigstens 50 HRC, besonders bevorzugt wenigstens 56 HRC, aufweist.
- Bei einer allgemein vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist zumindest eine zweite Schleißplatte vorgesehen, wobei die zweite
- Schleißplatte zur Ausformung einer über die beiden Schleißplatten erstreckten Oberfläche an die erste Schleißplatte angrenzt, wobei bevorzugt eine Oberfläche der zweiten Schleißplatte abgewinkelt zu der Oberfläche der ersten Schleißplatte ausgerichtet ist. Hierdurch lassen sich durch mehrere Stücke bzw. angrenzende Schleißplatten auch komplexer geformte Oberflächen herstellen. Insbesondere können hierdurch komplexe Formen existierender Rostplatten ohne besonderen Verschleißschutz nachgeformt werden, so dass die erfindungsgemäßen Rostplatten unmittelbar als Substitut für bestehende Rostplatten verwendet werden können.
- Besonders bevorzugt ist dabei die zweite Schleißplatte stoffschlüssig, bevorzugt mittels Verschweißung, mit der ersten Schleißplatte verbunden. Hierdurch werden nicht verschleißfeste Strukturen in der Oberfläche, wie z.B. zwischen den Schleißplatten angeordnete Stege oder Ähnliches, vermieden.
- Im Interesse einer kostengünstigen Herstellung der gesamten Rostplatte kann der Grundkörper zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, mittels Ausschnitten aus plattenförmigem Halbzeug ausgebildet sein. Die einzelnen Bestandteile des Grundkörpers bzw. Ausschnitte aus Halbzeug können dabei miteinander verschweißt werden. Das Halbzeug kann insbesondere aus demselben Material wie eine Tragschicht der Schleißplatten bestehen, um optimale Eigenschaften und eine einfache Logistik zu gewährleisten.
- Bei einer alternativen oder ergänzenden Ausführungsform der Erfindung kann der der Grundkörper zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, als Gussteil ausgebildet sein. Insbesondere kann es sich um einen Stahlguss handeln. Solche Gussteile sind besonders kostengünstig in großen Stückzahlen herstellbar. Gegebenenfalls kann eine Nachbearbeitung des Gussteils erfolgen, um die Schleißplatte stoffschlüssig aufzubringen.
- Zur Verbesserung der Verbrennung in dem Schubrostofen kann die Schleißplatte zumindest eine geschlossene Durchbrechung, bevorzugt Durchbohrung, zum Durchlass von Verbrennungsluft aufweisen. Solche Durchbrechungen oder Durchbohrungen werden bevorzugt nach einer Herstellung der Schleißplatte eingebracht und können in Anzahl und Anordnung individualisiert sein. Insbesondere können die Rostplatten je nach vorgesehenem Einbauort in dem Schubrost verschiedene Anordnungen von Durchbrechungen aufweisen.
- Bei einer weiteren, allgemein vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine untere Schleißplatte an einer dem Brennstoff nicht zugewandten Unterseite des Grundkörpers angeordnet. Bevorzugt liegt dabei die untere Schleißplatte im Betrieb auf einer benachbarten Rostplatte auf. Hierdurch wird ein Verschleiß durch unmittelbar aufeinander reibende Flächen von zwei zueinander bewegten Rostplatten insgesamt verringert.
- Die Aufgabe der Erfindung wird zudem gelöst durch einen Schubrostofen, wobei auf dem Schubrost ein fester Brennstoff gefördert wird, umfassend eine erfindungsgemäße Rostplatte.
- In bevorzugter Weiterbildung sind dabei nur ein Teil von gegeneinander austauschbaren Rostplatten des Schubrostofens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet, bevorzugt zwischen 10% und 90% der gegeneinander austauschbaren Rostplatten. Hierdurch wird ermöglicht, bei einer Wartung eines bestehenden Ofens sukzessive nur abgenutzte herkömmliche Rostplatten gegen erfindungsgemäße, verschleißfeste Rostplatten zu tauschen. Alternativ oder ergänzend wird es ermöglicht, dass nur solche Rostplatten des Schubrostes durch erfindungsgemäße Rostplatten ausgebildet sind, die auch einem besonders hohen Verschleiß im Betrieb unterliegen. Insgesamt können dadurch die Kosten im Betrieb eines Schubrostofens erheblich optimiert und Wartungsintervalle verlängert werden.
- Die Aufgabe der Erfindung wird zudem gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Schubrostofens, gekennzeichnet durch die Schritte:
- a. Bestückung nur eines Teils des Schubrostes mit erfindungsgemäßen Rostplatten, wobei andere Rostplatten des Schubrostofens keine Schleißplatte aufweisen;
- b. Aufnahme eines regulären Betriebs des Schubrostofens mit der Bestückung gemäß Schritt a.
- Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben und anhand der anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
- Fig. 1
- zeigt eine seitliche Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Rostplatte.
- Fig. 2
- zeigt eine Draufsicht von unten auf die Rostplatte aus
Fig. 1 . - Fig. 3
- zeigt eine Draufsicht von unten auf eine erste Abwandlung der Rostplatte aus
Fig. 1 . - Fig. 4
- zeigt eine Draufsicht von unten auf eine zweite Abwandlung der Rostplatte aus
Fig. 1 . - Fig. 5
- zeigt eine Draufsicht auf einen Ausschnitt eines Schubrostes mit Rostplatten gemäß
Fig. 1 bis Fig. 4 . - Die in
Fig. 1 gezeigte Rostplatte 1 ist zum Einsatz in einem Schubrostofen vorgesehen. Auf dem Schubrost 2 (sieheFig. 4 ) des Schubrostofens wird ein fester Brennstoff gefördert, zum Beispiel Holz oder Müll. Ein Schubrostofen im Sinne der Erfindung hat einen Schubrost zum aktiven Transport von darauf aufliegendem Brennstoff. Der Schubrost ist aus einer Mehrzahl von Rostplatten aufgebaut, die an Halterungen des Schubrostes aufgenommen sind. Zum Transport des Brennstoffs werden allgemein zumindest einige der Rostplatten bewegt, insbesondere alternierend. - Bei der vorliegenden Bauform des Schubrostes 2 sind jeweils mehrere Rostplatten 1 nebeneinander angeordnet und bilden eine Reihe 2a von Rostplatten 1. Die Rostplatten 1 einer Reihe 2a liegen dabei lose auf einer in Schubrichtung nachfolgenden Reihe 2a von Rostplatten 1 auf. Diese Reihen 2a können alternierend gegeneinander verschoben werden. Je nach Bauart können zum Beispiel sämtliche Reihen 2a bewegbar sein oder auch nur einige der Reihen 2a.
- Schubrostöfen im Sinne der Erfindung finden insbesondere Anwendung in Feuerungsanlagen von Holzkraftwerken oder Müllverbrennungsanlagen. Eine Verbrennungsluft für den Brennstoff wird im Regelfall von unten durch den Schubrost 2 zugeführt.
- Die Rostplatte 1 hat einen Grundkörper 3, zur lösbaren Festlegung an einer Halterung (nicht dargestellt) des Schubrostes 2. An der Rostplatte 1 ist eine erste Schleißplatte 4 angeordnet, wobei die Schleißplatte 4 eine verschleißfeste und dem Brennstoff zugewandte Oberfläche 5 aufweist. Die Schleißplatte 4 ist vorliegend stoffschlüssig mittels Verschweißung mit dem Grundkörper 3 verbunden. Durch das stoffschlüssige Verbinden der Schleißplatte mit dem Grundkörper 3 mittels Verschweißen wird eine dauerhafte und sichere Einheit von Grundkörper 3 und Rostplatte 4 geschaffen.
- Vorliegend hat hierdurch die Schleißplatte auch eine konstruktiv tragende Funktion für den Aufbau der Rostplatte 1, so dass eine mechanisch stabile Einheit erst durch die stoffschlüssige Verbindung von Grundkörper 3 und Schleißplatte 4 entsteht.
- Der Grundkörper 3 umfasst Seitenteile 6 der Rostplatte 1, die nicht einem erhöhten Verschleiß ausgesetzt sind. Zudem werden die Seitenteile 6 durch Querstege 11 miteinander verbunden
- Die Schleißplatte 4 besteht im Bereich ihrer Oberfläche 5 aus einem gegenüber den Seitenteilen 6 der Rostplatte 1 verschleißfesteren Material. Die Seitenteile bestehen vorliegend aus dem warmfesten Stahl 16Mo3.
- Eine Oberflächenhärte der Schleißplatte 4 ist dabei um erheblich mehr als 10 HRC größer als eine Oberflächenhärte der Seitenteile 6 des Grundkörpers 3. Der Grundkörper 3 umfasst mehrere Teile 6, die durch die Schleißplatte 4 miteinander verbunden werden. Die Seitenplatten 6 des Grundkörpers 3 sind im Wesentlichen senkrecht zu der Schleißplatte 4 orientiert und werden jeweils mit der Schleißplatte 4 verschweißt.
- Die Schleißplatte 4 hat eine Tragschicht 7 aus einer warmfesten Legierung, vorliegend derselbe warmfeste Stahl 16Mo3, aus dem auch die Seitenteile 6 bestehen. Eine verschleißfeste Schicht 8 ist stoffschlüssig mit der Tragschicht 7 verbunden. Dies erlaubt eine besonders einfache und sichere stoffschlüssige Festlegung der Schleißplatte 4 an dem Grundkörper, insbesondere durch Verschweißung der Tragschicht 7.
- Die verschleißfeste Schicht 8 wurde durch thermischen Auftrag, vorliegend mittels Open-Arc-Auftragsschweißen, auf die Tragschicht 7 aufgebracht. Bei Open-Arc-Auftragsschweißen handelt es sich um ein elektrisches Auftragsschweißen ohne das Erfordernis von extern zugeführtem Schutzgas. Open-Arc-Auftragsschweißen wird bevorzugt in Verbindung mit Fülldrähten durchgeführt.
- Die Schleißplatte 4 mit der Tragschicht 7 und der thermisch auf die Tragschicht 7 aufgebrachten verschleißfesten Schicht 8 wurde vorliegend in großem Umfang als Halbzeug hergestellt. An den Platten als Halbzeug wurden nach dem Auftrag der harten Schicht 8 noch Richtmaßnahmen zur Sicherstellung einer Planarität, nämlich mechanisches Richten mittels einer Walze, durchgeführt. Aus dem Halbzeug wurde dann die Schleißplatte 4 für die Herstellung der erfindungsemäßen Rostplatte 1 ausgeschnitten. Der Zuschnitt der Schleißplatte 4 wurde durch Plasmaschneiden erzeugt, kann aber auch durch Laserschneiden oder auch Wasserstrahlschneiden je nach Anforderungen an die Genauigkeit erfolgen.
- Die aufgetragene verschleißfeste Schicht 8 hat eine Dicke von mehreren Millimetern. Sie kann hohe Anteile an Kohlenstoff, Chrom, Niob, Bor, Wolfram, Vanadium, Molybdän, Mangan, Silizium und/oder weiteren Elementen aufweisen. Der Auftrag kann in einem oder mehreren Durchgängen erfolgen, wobei Schweißraupen einen linearen, wellenförmigen, zickzackförmigen oder sonstigen geeigneten Verlauf haben können. Um den Vorschub von Brennstoff auf dem Schubrostofen zu verbessern, sind die Schweißraupen vorliegend quer zu einer Förderrichtung F des Schubrostes 2 orientiert.
- Bezüglich der Wahl des Materials für die Schleißplatte 4 ist es vorgesehen, dass die gesamte Schleißplatte im Dauerbetrieb warmfest bis zu mindestens 600 °C ist. Im Interesse einer besonders hohen Lebensdauer ist es zudem vorgesehen, dass die dem Brennstoff zugewandte Oberfläche 5 der Schleißplatte 4 eine Härte von wenigstens 50 HRC, besonders bevorzugt wenigstens 56 HRC, aufweist.
- Die verschleißfeste Schicht 8 wurde für das vorliegende Ausführungsbeispiel mit einem kommerziell erhältlichen Fülldraht, dem Produkt "Durmat FD 65" der Durum Verschleiss-Schutz GmbH, Carl-Friedrich-Benz-Str. 7, D-47877 Willich, Germany mittels Open-Arc-Auftragsschweißen aufgetragen. Bei Durmat FD 65 handelt es sich um eine Legierung mit im Wesentlichen folgenden Bestandteilen (Massen-%) im aufgetragenen Schweißgut:
C Si Mn Cr Mo Nb V W Fe 5,2 1 0,4 21 7 7 1 2 Rest - Die erzielt Härte der verschleißfesten Schicht 8 liegt damit bei Raumtemperatur bei >63 HRC und bei 600°C noch bei 57 HRC. Die Warmfestigkeit liegt oberhalb von 600 °C.
- Bei der erfindungsgemäßen Rostplatte ist zudem eine zweite Schleißplatte 9 vorgesehen, wobei die zweite Schleißplatte 9 zur Ausformung einer über die beiden Schleißplatten 4, 9 erstreckten Oberfläche F an die erste Schleißplatte 4 angrenzt. Die Oberfläche der zweiten Schleißplatte 9 ist abgewinkelt zu der Oberfläche der ersten Schleißplatte 4 ausgerichtet, vorliegend etwa in einem Winkel von 45°. Zudem ist eine dritte, stirnseitige Schleißplatte 10 vorgesehen, die ihrerseits an die zweite Schleißplatte 9 angrenzt und deren Pberfläche gegenüber der zweiten Schleißplatte 9 abgewinkelt ist, nämlich um 45°. Die dritte Schleißplatte 10 ist somit gegenüber der ersten Schleißplatte 4 im Wesentlichen senkrecht ausgerichtet.
- Hierdurch wird durch mehrere Stücke bzw. aneinander angrenzende Schleißplatten 4, 9, 10 eine komplexer geformte Oberfläche hergestellt. Insbesondere wird hierdurch eine komplexe Form einer existierenden Rostplatte ohne besonderen Verschleißschutz nachgeformt, so dass die erfindungsgemäße Rostplatte 1 unmittelbar als Substitut für bestehende Rostplatten verwendet werden kann. Vorliegend bestehen die zu substituierenden Rostplatten aus einstückigen Stahlgussteilen ohne besondere Verschleißschutzelemente.
- Die zweite Schleißplatte 9 ist stoffschlüssig mittels Verschweißung mit der ersten Schleißplatte 4 unmittelbar verbunden. Ebenso ist die dritte Schleißplatte 10 stoffschlüssig mittels Verschweißung mit der zweiten Schleißplatte 9 unmittelbar verbunden. Hierdurch werden nicht verschleißfeste Strukturen in der Oberfläche, wie z.B. zwischen den Schleißplatten angeordnete Stege oder Ähnliches, vermieden.
- Vorliegend ist der Aufbau der zweiten und dritten Schleißplatte 9, 10 aus einer Tragschicht 7 und einer verschleißfesten Schicht 8 identisch zu der ersten Schleißplatte 4.
- Im Interesse einer kostengünstigen Herstellung der gesamten Rostplatte 1 ist der Grundkörper 3 zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, mittels Ausschnitten 6, 11 aus plattenförmigem Halbzeug ausgebildet. Die einzelnen Bestandteile des Grundkörpers 3 bzw. Ausschnitte aus Halbzeug, vorliegend die Seitenteile 6 und die Querstege 11, sind dabei miteinander verschweißt. Das Halbzeug besteht vorliegend aus demselben Material wie die Tragschicht 7 der Schleißplatten 4, 9, 10, um optimale Eigenschaften und eine einfache Logistik zu gewährleisten.
- Zur Verbesserung der Verbrennung in dem Schubrostofen hat die Schleißplatte 4 eine Anzahl von geschlossenen Durchbrechungen 12, vorliegend Durchbohrungen, zum Durchlass von Verbrennungsluft. Solche Durchbrechungen oder Durchbohrungen 12 werden bevorzugt nach einer Herstellung der Schleißplatte 4 eingebracht und können in Anzahl und Anordnung individualisiert sein.
- Insbesondere haben die Rostplatten 1 je nach vorgesehenem Einbauort in dem Schubrost 2 verschiedene Anordnungen von Durchbrechungen 12. Vorliegend zeigen die
Figuren 2 bis 4 Ansichten von drei Abwandlungen von erfindungsgemäßen Rostplatten 1, die an verschiedenen Positionen des Schubrostes gemäß BelegungsplanFig. 5 eingesetzt werden. Die Seitenansicht der drei Abwandlungen von Rostplatten 1 ist dabei jeweils gleich und entsprichtFig. 1 - Die Rostplatte 1 gemäß
Fig. 2 wird als quasi-unendliche Wiederholeinheit in der Mitte der jeweiligen Reihen 2a von Rostplatten 1 eingesetzt. Sie hat über die gesamte Breite der ersten Schleißplatte 4 verteilte Bohrungen 12. - Die Rostplatte 1 gemäß
Fig. 3 hat dieselbe Breite wie die Rostplatte nachFig. 2 , ist aber nur etwa über die Hälfte ihrer Breite mit Bohrungen 12 versehen. Diese Rostplatte wird am Rand einer Reihe 2a eingesetzt (siehe etwaFig. 5 , obere Reihe, ganz rechte Rostplatte 1. - Die Rostplatte 1 gemäß
Fig. 4 hat nur etwa die halbe Breite der Rostplatten nachFig. 2 undFig. 3 . Diese Rostplatte 1 weist keine Durchbrechungen 12 auf. Sie wird zum Beispiel in der zweiten Reihe 2a von oben an der linken Randposition eingesetzt, so dass ein seitlicher Versatz und Überlapp der Rostplatten 1 zweier aufeinander folgenden Reihen 2a erzielt wird. - Die linke Rostplatte 1 der obersten Reihe 2a entspricht einer Spiegelung der Rostplatte 1 gemäß
Fig. 3 . Die rechte Rostplatte der zweiten Reihe 2a von oben entspricht einer Spiegelung der schmalen Rostplatte 1 nachFig. 4 . Insgesamt werden daher fünf baulich abgewandelte Rostplatten 1 zum Aufbau des Schubrostes 2 nachFig. 5 verwendet. - Beim vorliegenden Schubrost 2 wird jede zweite Reihe 2a von Rostplatten 1 an einer ortsfesten Halterung angeordnet, und die jeweils dazwischen liegende Reihe 2a von Rostplatten 1 ist an einer antreibbar bewegbaren Halterung angeordnet. Die bewegbaren Reihen 2a werden in der Förderrichtung F (siehe
Fig. 5 ) alternierend bewegt, um so den auf dem Schubrost 2 befindlichen Brennstoff zu transportieren. Zur Aufnahme an den Halterungen, die im Wesentlichen als quer zu der Förderrichtung F erstreckte Stangen ausgebildet sind, haben die Seitenteile 6 entsprechende Ausnehmungen 6a. - Bei dieser Bewegung gleitet eine der Rostplatten 1 jeweils mit einem unteren Auflagebereich auf der Oberfläche von einer oder mehreren Rostplatten 1 der nachfolgenden Reihe 2a. Zur Verringerung des Verschleißes ist dabei eine untere Schleißplatte 13 an einer dem Brennstoff nicht zugewandten Unterseite des Grundkörpers 3 angeordnet. Dabei liegt die untere Schleißplatte 13 im Betrieb auf einer benachbarten Rostplatte 1 auf. Hierdurch wird ein Verschleiß durch unmittelbar aufeinander reibende Flächen von zwei zueinander bewegten Rostplatten 1 insgesamt verringert. Auch der Aufbau der unteren Schleißplatte 13 aus einer Tragschicht 7 und einer verschleißfesten Schicht 8 ist identisch zu der ersten Schleißplatte 4.
- Die Erfindung umfasst zudem einen Schubrostofen, wobei auf dem Schubrost 2 ein fester Brennstoff gefördert wird, umfassend eine erfindungsgemäße Rostplatte 1. Vorliegend ist nur der Schubrost 2 des Schubrostofens dargestellt, wobei der Schubrostofen im Übrigen auf bekannte Weise ausgebildet ist.
- Erfindungsgemäß kann dabei nur ein Teil von gegeneinander austauschbaren Rostplatten 1 des Schubrostofens erfindungsgemäß ausgebildet sein, bevorzugt zwischen 10% und 90% der gegeneinander austauschbaren Rostplatten 1. Hierdurch wird ermöglicht, bei einer Wartung eines bestehenden Ofens sukzessive nur abgenutzte herkömmliche Rostplatten gegen erfindungsgemäße, verschleißfeste Rostplatten zu tauschen. Alternativ oder ergänzend wird es ermöglicht, dass nur solche Rostplatten 1 des Schubrostes 2 durch erfindungsgemäße Rostplatten 1 ausgebildet sind, die auch einem besonders hohen Verschleiß im Betrieb unterliegen. Insgesamt können dadurch die Kosten im Betrieb eines Schubrostofens erheblich optimiert und Wartungsintervalle verlängert werden.
- Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Schubrostofens umfasst die Schritte:
- a. Bestückung nur eines Teils des Schubrostes 2 mit erfindungsgemäßen Rostplatten 1, wobei andere Rostplatten (nicht dargestellt) des Schubrostofens keine Schleißplatte aufweisen;
- b. Aufnahme eines regulären Betriebs des Schubrostofens mit der Bestückung gemäß Schritt a.
-
- 1
- Rostplatte
- 2
- Schubrost
- 2a
- Reihe von Rostplatten
- 3
- Grundkörper
- 4
- Schleißplatte
- 5
- Oberfläche der Schleißplatte
- 6
- Seitenteil des Grundkörpers
- 6a
- Ausnehmungen
- 7
- Tragschicht der Schleißplatte
- 8
- Verschleißfeste Schicht der Schleißplatte
- 9
- zweite Schleißplatte
- 10
- dritte Schleißplatte
- 11
- Quersteg
- 12
- Durchbrechungen, Durchbohrungen
- 13
- untere Schleißplatte
- F
- Förderrichtung
Claims (14)
- Rostplatte für einen Schubrostofen,wobei auf dem Schubrost (2) ein fester Brennstoff gefördert wird, umfassendeinen Grundkörper (3), insbesondere zur lösbaren Festlegung an einer Halterung des Schubrostes (2), undzumindest eine Schleißplatte (4, 9, 10), wobei die Schleißplatte (4, 9, 10) eine verschleißfeste und dem Brennstoff zugewandte Oberfläche (5) aufweist,dadurch gekennzeichnet,dass die Schleißplatte (4, 9, 10) stoffschlüssig, insbesondere mittels Verschweißung, mit dem Grundkörper (3) verbunden ist.
- Rostplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleißplatte (4, 9, 10) eine Tragschicht (7), insbesondere aus einer warmfesten Legierung, und eine stoffschlüssig mit der Tragschicht (7) verbundene, verschleißfeste Schicht (8) aufweist.
- Rostplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die verschleißfeste Schicht (8) durch thermischen Auftrag, insbesondere mittels Auftragsschweißen, insbesondere mittels Open-Arc-Auftragsschweißen, auf die Tragschicht (7) aufgebracht ist.
- Rostplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gesamte Schleißplatte (4, 9, 10) im Dauerbetrieb warmfest bis zu mindestens 500 °C, insbesondere bis zu mindestens 600 °C, ist.
- Rostplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Brennstoff zugewandte Oberfläche der Schleißplatte (4, 9, 10) eine Härte von wenigstens 50 HRC, insbesondere wenigstens 56 HRC, aufweist.
- Rostplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine zweite Schleißplatte (9, 10) vorgesehen ist, wobei die zweite Schleißplatte (9, 10) zur Ausformung einer über die beiden Schleißplatten (4, 9, 10) erstreckten Oberfläche an die erste Schleißplatte (4) angrenzt, wobei insbesondere eine Oberfläche der zweiten Schleißplatte (9, 10) abgewinkelt zu der Oberfläche der ersten Schleißplatte (4) ausgerichtet ist.
- Rostplatte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schleißplatte (9, 10) stoffschlüssig, insbesondere mittels Verschweißung, mit der ersten Schleißplatte (4) verbunden ist.
- Rostplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (3) zumindest teilweise, insbesondere vollständig, mittels Ausschnitten aus plattenförmigem Halbzeug ausgebildet ist.
- Rostplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper zumindest teilweise, insbesondere vollständig, als Gussteil ausgebildet ist.
- Rostplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleißplatte (4, 9, 10) zumindest eine geschlossene Durchbrechung, (12) insbesondere Durchbohrung, zum Durchlass von Verbrennungsluft aufweist.
- Rostplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine untere Schleißplatte (13) an einer dem Brennstoff nicht zugewandten Unterseite des Grundkörpers (3) angeordnet ist, wobei insbesondere die untere Schleißplatte (13) im Betrieb auf einer benachbarten Rostplatte (1) aufliegt.
- Schubrostofen, wobei auf dem Schubrost (2) ein fester Brennstoff gefördert wird, umfassend eine Rostplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
- Schubrostofen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass nur ein Teil von gegeneinander austauschbaren Rostplatten (1) des Schubrostofens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet sind, insbesondere zwischen 10% und 90% der gegeneinander austauschbaren Rostplatten (1).
- Verfahren zum Betrieb eines Schubrostofens nach einem der Ansprüche 12 oder 13, gekennzeichnet durch die Schritte:a. Bestückung nur eines Teils des Schubrostes (2) mit Rostplatten (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei andere Rostplatten des Schubrostofens keine Schleißplatte aufweisen;b. Aufnahme eines regulären Betriebs des Schubrostofens mit der Bestückung gemäß Schritt a.
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